电源模块均流的基本原理、实现方法及仿真应用

手把手教你学会模块电源并联均流主从设置法在昨天的技术文章介绍中，我们详细的分析了如何利用输出阻抗法实现模块电源并联均流。

然而，这种方法在实际工作中存在很多缺陷，这就需要工程师合理进行选择。

今天要为大家介绍的是利用主从设置法完成电源模块并联并实现均流的方式，希望能够通过本文的介绍，帮助工程师更好的完成多电源模块并联工作。

 所谓的主从设置法，指的是在并联的n个变换器模块中，通过人为的程序制定，将这些电源其中的一个指定为主模块，而其余各模块跟从主模块分配电流，称为从模块。

该方法适用于有电流型控制的并联开关电源系统中，电流型控制是指开关电源模块中有电压控制和电流控制，电流环为内环，电压环为外环。

下图为n个变换器模块并联的主从控制原理图。

 图为主从模块设置法均流控制原理图 从上图中我们可以很清楚的看到，图中每个电源模块珺为双环控制系统，在这种控制系统中，工程师将模块l设定为主模块并使其按电压控制规律工作，其余的n一1个模块按电流型控制方式工作。

vr为主模块的基准电压，Vf为输出电压反馈信号。

经过电压误差放大器，得到误差电压Ve，它是主模块的电流基准，与Vll（该参数反映主模块电流Il大小）比较后，产生控制电压Vc，控制调制器和驱动器工作。

主模块电流将按电流基准vc调制，即模块电流近似与ve成正比。

在完成并联设置后，各个从模块的电压误差放大器接成跟随器的形式，主模块的电压误差ve输入各跟随器，跟随器输出均为Ve，为从模块的电流基准，因此各个从模块的电流均按同一Vc值调制，与主模块电流基本一致，从而实现模块间的均流。

 总结 在模块电源的并联均流设计中，采用主从模块设置法能够较好的保障机体实现稳定高效工作，且不会出现电流分配特性差等问题。

但是它也有一些缺点，那就是该均流法要求主从模块间必须有通讯联系，所以整个系统比较复杂。

且如果主模块失效，则整个电源系统不能工作，因此可靠性取决于主模块，只能均流，不适用于构成冗余并联系统。

开关电源均流原理开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电源设备。

在开关电源中，均流是一个重要的设计要求，它指的是在多路输出时，每个输出通路的电流能够保持均衡。

均流原理是指通过合理的电路设计和控制，使得每个输出通路的电流分配均匀，以达到稳定供电的目的。

均流原理的实现主要依靠两个方面的技术措施：电流检测和电流控制。

电流检测是实现均流的基础。

通过在每个输出通路中添加电流检测电路，可以实时监测电流大小。

电流检测电路一般采用电流传感器，如电流互感器、霍尔元件或电阻等。

这些传感器能够将电流转换成电压信号，然后通过放大和滤波等处理，将电压信号转换为电流数值。

电流控制是实现均流的关键。

根据电流检测到的数值，控制电源系统中的开关管或调整控制元件的工作状态，以使电流分配均匀。

一般来说，电流控制可以通过两种方式实现：主动调节和被动调节。

主动调节是指通过控制电源系统中的开关管的导通和截止，来调节输出通路的电流。

当某个输出通路的电流偏大时，通过控制相应的开关管截止，减小电流；当电流偏小时，则通过控制开关管导通，增大电流。

这种方式需要对输出通路进行精确的电流控制，以保持电流均衡。

被动调节是指通过调整功率元件的导通和截止，来调节输出通路的电流。

当某个输出通路的电流偏大时，通过调整功率元件的导通角度或频率，减小电流；当电流偏小时，则增大导通角度或频率，增大电流。

这种方式相对于主动调节来说，控制电路相对简单，但调节速度较慢。

开关电源均流原理是通过电流检测和电流控制来实现的。

电流检测能够实时监测每个输出通路的电流，而电流控制则根据检测到的电流数值，通过调节开关管或功率元件的导通和截止来实现电流均衡。

这样，就能够确保每个输出通路得到稳定的电流供应，保证设备的正常运行。

在实际应用中，开关电源均流原理的实现需要考虑多种因素，如负载变化、温度变化等。

同时，还需要合理选择电流检测元件和控制电路，以及进行精确的电流分配和控制。

只有在各种因素的综合作用下，才能实现开关电源的均流，确保设备的稳定供电。

开关电源并机均流原理小伙伴们！今天咱们来唠唠开关电源并机均流这个超有趣的事儿。

咱先得知道啥是开关电源并机。

你就想象啊，有好几个开关电源，就像一群小伙伴手拉手，它们一起工作来给设备供电呢。

那为啥要并机呢？这就好比一个人搬东西可能有点吃力，多几个人一起搬就轻松多啦。

多个开关电源并机可以提供更大的功率，满足那些对电源需求比较大的设备。

那均流又是啥呢？这可太重要啦。

要是这几个开关电源一起工作的时候，有的特别卖力，有的在那儿偷懒，那可就乱套了。

均流就是要让这些并机的开关电源都能合理地分担电流，就像大家一起分任务一样公平公正。

咱来聊聊均流的原理哈。

有一种是通过硬件电路来实现均流的。

这里面有个很关键的东西叫均流电阻。

你可以把这个均流电阻想象成一个小裁判。

每个开关电源输出的电流都要经过这个均流电阻。

如果哪个电源输出的电流大了，在这个电阻上产生的电压就会高一些。

这个电压信号就会告诉这个电源：“你太猛啦，收敛点。

”然后这个电源就会调整自己的输出，让电流降下来一点。

这样呢，各个电源输出的电流就会慢慢变得差不多啦。

还有一种是通过软件算法来实现均流的哦。

这就更高级啦。

它就像一个超级聪明的大脑在指挥着这些开关电源。

软件会不断地监测每个电源的输出电流情况。

如果发现有电源输出的电流不均匀，它就会根据预先设定好的算法来调整每个电源的工作状态。

比如说，它会给输出电流大的电源发个指令：“你悠着点，分点活给其他小伙伴。

”然后给输出电流小的电源说：“你加把劲呀。

”这个软件算法就像是在协调一群调皮的小朋友，让它们都能好好干活。

你知道吗？均流对开关电源并机系统的稳定性可太重要啦。

如果不均流，有的电源可能会因为负担过重而提前“累垮”，也就是损坏啦。

这就像一群人抬东西，要是有个人一直承担大部分重量，他肯定先受不了。

而如果均流做得好，这些开关电源就可以和谐共处，一起为设备稳定地供电，设备也就可以安心地工作啦。

而且啊，均流还能提高整个电源系统的可靠性呢。

直流稳压电源并联均流及实现北京信息职业技术学院路秋生摘要本文介绍了直流稳压电源并联均流控制常用方法和工作原理、实现电路。

关键词均流、冗余、电源并联一、简介电源并联运行是电源产品模块化，大容量化的一个有效方法，是电源技术的发展方向之一，是实现组合大功率电源系统的关键。

目前由于半导体功率器件、磁性材料等原因，单个开关电源模块的最大输出功率只有几千瓦，但实际应用中往往需用几百千瓦以上的开关电源为系统供电，在大容量的程控交换机系统中这种情况是时常遇到的。

这可通过电源模块的并联运行实现。

通过直流稳压电源的并联运行可到达以下目的：1.1 扩展容量，实现大功率电源供电系统。

1.2 通过N+1，N+2冗余实现容错功能，带电热插拔，便于在不影响系统正常工作的情况下，对电源系统进行维护，实现供电系统的不间断供电。

二、直流稳压电源并联扩容的要求2.1 N+m〔m表示电源系统冗余度〕个电源模块并联扩容后，总电源系统的源电压效应，负载效应，瞬态响应等技术指标都应保持在系统所要求的技术指标范围内。

2.2 每个直流稳压电源模块单元具有输出自动均流功能。

2.3 采用冗余技术，当某个电源模块单元发生故障时，不影响整个电源系统的正常工作，电源系统应有足够的负载能力。

2.4 尽可能不改变电源模块单元的内部电路结构，确保电源系统的高可靠性。

2.5 对公共均流总线带宽要小，以降低电源系统噪声。

2.6 确保每个供电单元分担负载电流。

即通过并联均流应使整个电源系统像一个整体一样工作，同时通过并联均流技术使整个供电系统的性能得到优化。

三、常用的几种均流方法3.1 改变输出内阻法〔外特性下垂法，改变输出斜率法〕利用电流反馈，调节电源模块单元的输出阻抗，实现均流。

3.2 主/从法在并联运行的电源模块单元中，选定一个电源模块单元作为主电源模块，其余电源模块作为从电源模块。

主电源模块工作于电压源方式，而从电源模块工作于电流源方式，电流值可独立设置。

在这种方式下，一旦主模块失效，则整个系统崩溃，显然不具备冗余功能。

开关电源并联均流技术工作原理及特点摘要：本文主要讨论几种常用的开关电源并联均流技术，阐述其工作原理及特点。

关键词：均流主从控制电源内阻1引言在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。

因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。

但是电源输出参数的扩展，仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。

不论电源模块是扩压还是扩流，均存在一个“均压”、“均流”的问题，而解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。

由于目前稳定电源输出扩流应用较多，本文仅讨论开关电源并联均流技术。

均流的主要任务是：（1）当负载变化时，每台电源的输出电压变化相同。

（2）使每台电源的输出电流按功率份额均摊。

2提高系统可靠性方法（1）在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N＋m冗余的方法。

其中m表示冗余份数，m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。

（2）采用均流技术保证系统正常工作。

在电源并联扩流中，应用较为广泛的办法是自动均流技术。

它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊，以达到既充分发挥每个单元的输出能力，又保证每个单元可靠工作的目的。

（3）均流技术应满足条件：·所有电源模块单元应采用公共总线。

·整个系统应有良好的均流瞬态响应特性。

·整个并联输出扩流系统有一个公共控制电路。

（4）常用的几种并联均流技术：·改变单元输出内阻法（斜率控制法）·主/从控制法（master/slave）·外部控制电路法·平均电流型自动负载均流法·最大电流自动均流法（自动主/从法、民主均流法）·强迫均流法3关于均流技术中常用的一些概念3．1稳压源（CV）电路框图和特性曲线分别如图1（a）、（b）所示，输出电压UO=RFUREF/R1（a）（b）图13．2稳流源（CC）电路框图和特性曲线分别如图2（a）、（b）所示，输出电流IO=RFUREF/（RSR1）（a）（b）图23．3CV/CC（恒压/恒流交叠）特性曲线如图3所示图34常用几种均流技术的工作原理4.1改变单元输出内阻法（斜率控制法、电压下垂式、输出特性斜率控制式）实现方式：·UO固定，改变斜率·斜率固定，改变输出电压（1）工作原理和特性曲线（a）（b）图4见图4（a）、（b），图中△Imax=△UOImax/△Uslope，内阻RO=△UO/△IO当单元输出电流IO1增加时，IO1在电流检测电阻RS上的压降增加，致使A1输出电压增加，与单元电压反馈信号Uf叠加后送至A2反相输入端，经A2放大后输出Ur变负，利用这个Ur电压控制单元输出电流，从而实现均流。

电路设计必看CCM模块电源并联均流原理分析
提起CCM模式，相信很多工程师必然不会陌生。

在模块电源以及适配器等电子产品的设计过程中，一个很重要的环节就是要进行电感电流连续模式（CMM）下工作稳定性的检测。

今天我们将要进行的是CCM模块电源并联均流技术分析，看CCM工作模块是如何完成并联电路设置的。

 在电路系统的设置中，我们可以看到，CCM电源模块可以等效为一个理想电压源和阻值很小的输出电阻串联而成的高性能电压源，其作用也与高性能电压源类似。

将两个CCM工作模块直接并联，其等效电路如图1所示。

如果每个模块参数相同，即理想电压源和输出电阻都相等，则每个模块均匀承担总输出电流亦即模块间自然实现均流。

 图1 两模块并联等效电路
 在完成CCM模块的并联连接后，我们就可以进行性能测试和曲线检测了。

下图中，图2为两个CCM工作模块直接并联输出特性曲线，通过曲线图我们可以看到其输出电阻值较小，这也就意味着理想电压源值较高的模块将输出大部分负载电流。

由此我们可以得出一个结论，那就是模块输出电阻越小，其输出特性斜率越大，并联后均流性能越差。

如图3所示，我们可以增大各并联模块输出电阻，使它们输出特性斜率减小。

通过这一方法，能够有效地改善并联均流性能，但同样的这一方法也会相应的造成系统效率下降，尤其在要求输出大电流场合，会使并联系统输出电压调节特性变差。

工程师在电路系统设计时应当及时注意以上问题，并采取相应的控制措施。

 图2 两模块直接并联输出特性。

电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
 1 概述
 随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。

若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。

 图1 多个电源模块并联供电框图
 但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。

这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。

国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。

因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。

 本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。

对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。

在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。

 2N＋m冗余结构的好处
 采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。

让输出阻抗法帮你轻松实现模块电源并联均流
目前，将多个模块电源通过并联的方式进行均流输出，已经成为了很多生产商在进行新产品研发时的选择。

这种并联均流输出的方式能够充分保障电源电池的工作稳定性，在某一个电源模块出现故障时，其他模块还可以正常运行，能够为工程师提供充足的维修检测时间。

本文将会就电源模块并联的方法之一，输出阻抗法，进行简要介绍，帮助工程师快速掌握其原理。

 在日常的工作中，电源模块的输出阻抗并联输出法也被称作电压调节率法，这种方法是通过调节开关变换器的外特性即调节输出阻抗达到并联模块接近均流的目的。

下图中，图1为一个开关变换器的外特性，Vo=f（Io）。

在该外特性中，我们可以看到R为开关变换器的输出阻抗，其中也包括这个开关变换器模块连接到负载的导线电阻。

空载时模块输出电压为Vomax。

由此可见，当电流变化量为△I时，负载变化量为△V，因此AV/△I=R，R为该模块的输出阻抗。

△V/△I同时也代表开关变换器的输出电压调整率。

 图1 开关变换器外特性Vo=f（Io）
 在正常工作的前提下，该开关变换器的负载电压与负载电流的关系可通过公式表示为Vo=Vomax—Rio。

若将两台具有相同容量、相同参数的开关变换器相互并联，则有：Vol=Vomax—R1Iol，V02=Vomax—R210。

R1、R2分别为模块l及模块2的输出阻抗。

设负载电阻为RL，则有Io1=[R2Vol+（vol—v02）RE]/Rx，Io2=[R1V02+（Vol—V02）RL]/R，式中Rx=R1R2+
（R1+R2）RL。

 图2并联变换器及其外特性。

模块化直流电源并联均流控制方法分析利用多台中/小功率的电源并联，不仅可以达到负载功率要求，降低应力；而且还可以应用冗余技术，提高系统的可靠性。

为了使直流电源并联系统可靠工作，必须采取有效的均流控制措施，保证系统各模块近似均分负载电流。

标签：直流电源；并联均流；模块化1 模块化直流电源并联的优势为适应大功率供电系统负载安全性的考虑，开始对分布式电源系统进行初步研究。

传统的供电系统为提高供电的可靠性，每个负载需要备有两套完全一样的电源设备，其成本增加了一倍。

分布式电源系统利用新电源系统，可以通过利用较小的电功率的电路，通过连接组合成大功率的电源系统，进行分布电源系统的时候，要保证电源体系的独立性，并保证根据用户的实际要求提高电源使用的效率，使电源系统的体积、重量大为降低。

2 并联均流控制方法的介绍（1）输出阻抗法（droop法）并联的各模块的外特性呈下垂特性，负载越重，输出电压越低。

在并联时，外特性硬（内阻小）的模块输出电流大；外特性软的模块输出电流小。

输出阻抗法的思路是，设法将外特性硬（内阻小、斜率小）的外特性斜率调整得接近外特性软的模块，使得两个模块的电流分配接近均匀。

可以简单的理解成输出电流越大，模块输出电压会越低，这样两个模块并联在一起，原来输出电压高的模块，由于输出电流的增加，模块输出电压降低，自然就无法输出更多的电流，那么电流就由其余模块提供了。

（2）主从设置法就是说根据设置的电路版块，根据设置的模式，跟随设置的主要版块模式，从各个电流进行统一的分析，需要根据主模块的电流进行分析，保证电流的均流。

需要人为设置一个主模块，所有模块以该模块为参考，输出电流。

在对工作模式的作用下，设置单元分类，其中一个单元就是对工作电流的分配方式，保障其余单元电流的工作效果，实际上就是对原来的电压和电流之间的电流进行控制，也就是说电压控制的电流源。

这种均流方式最大的缺点就是，主模块是我们设计过程中指定的，如果工作过程中主模块发生问题，那么整套系统将瘫痪。

直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术的应用越来越多，能更好的提高负载
的稳定性和质量。

因此，直流电源模块并联动态均流技术的研究也变
得很重要和热门。

具体的直流电源模块并联动态均流技术方法研究如下：
第一步，首先，要对具体的应用要求进行深入分析，判断直流电源模
块并联动态均流技术在应用中能够起到什么作用，以及如何设计更合
理的动态均流控制策略，以达到最佳的系统效果。

第二步，确定直流电源模块的具体规格，根据系统要求确定模块的额
定功率，以及保证电源模块之间不会相互干扰的工作电压和频率，以
及电源模块能够保证系统运行稳定所必须的电流温度，等等。

第三步，针对模块的规格要求，计算其动态均流控制算法，其中包括
模块软件设计及算法调校，以及确定正确的参数进行系统测试，确保
动态均流模式能够正确工作，让所有直流电源模块的输出能够迅速转
换为系统要求的负载电流，并保持均衡输出。

第四步，当使用者配置完参数之后，将需要的信号连接到每个模块上，经过系统的测试和调试，确保动态均流模式可以正常工作，模块可以
根据指令实现正确的动态均流控制。

第五步，最后，就要考虑整体系统的可靠性，确保运行中的模块之间
没有过大的电流差异，以及在运行过程中能够及时发现和处理模块故
障，以保证系统有足够高的可靠性，能够在各种环境下正常运行。

通过以上五步，我们就可以完成直流电源模块并联动态均流技术的研究，实现对系统的控制和动态调整，从而提高系统的稳定性和质量，达到负载要求。

电源模块的均流：基本原理、实现方法、电路仿真在很多大电流输出的场合，为了提高系统的可靠性，比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。

每个电源模块还具备在线插拔的功能。

以便于拆卸和维修、维护。

但是我们知道，每个电源模块的内阻是略有不同的，而输出电压也不可能做到完全一致。

故而，稳压输出的电压源是不可以直接并联的，或者是即便并联了，每个模块的输出功率各不相同。

有可能会出现闲的闲死，忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作，损耗发热都比较厉害，寿命会降低。

而有的工作于轻载，甚至都没有进入较好的工作状态（例如移相全桥，轻载时不容易实现软开关），也对电源健康不利。

这时候，我们需要一种手段，让各模块输出功率基本相同。

这种把负载平均分配到各模块的手段，我们称之为均流。

均流的方法有很多种，例如：1，输出阻抗法，又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。

是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。

这个方法的特点是简单。

但最大的缺点是电压调整率差。

2，主从设置法，人为的在并联的模块中选一个主模块，别的模块的输出向这个模块靠拢。

最大的问题是，如果主模块失效，那么整个电源系统都不能工作了。

3，平均电流自动均流法，把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上，大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。

平均电流自动均流法可以实现精确均流，但如果均流母线发生短路，或者某个模块发生故障，母线电压下降会使各模块电压下调。

4，最大电流自动均流法，又叫自动主从均流、民主均流，在所有并联模块中，输出电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块的输出向这个模块靠拢。

5，还有其他很多方法，例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。

目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法，有专门为这设计的IC，例如UC3907等。

但是在这里，我不打算用专用IC，仅采用普通的运放，来尝试实现此功能。

采用ORCAD来仿真。

具体的工作原理其实很简单，就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大，然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值，使输出电压发生变化，以调节本模块的输出电流，使电流反馈值与均流母线的值相同，从而实现了最大电流自动均流。